RESISTORI IN SERIE E IN PARALLELO

Cosa si intende per “resistenza”?

Il termine resistenza si riferisce alla capacità di un materiale di impedire il passaggio di corrente elettrica.

Quindi si può facilmente schematizzare quanto segue:

• I conduttori hanno una scarsa resistenza;

• Gli isolanti, invece, presentano un’alta resistenza.

La sua unità di misura e l’Ohm (Ω ).

Resistenze a livello molecolareLa resistenza al passaggio di corrente si verifica a livello molecolare delle sostanze.

Un conduttore metallico è costituito da molti elettroni liberi che orbitano nelle posizioni assumibili più lontane dagli atomi.

Se viene applicata una ddp agli estremi del conduttore gli elettroni liberi tenderanno ad andare dal polo negativo a quello positivo del generatore.

Quando gli elettroni si muovono attraverso il conduttore urtano agli atomi, ad altri elettroni o ad impurità del conduttore. Sono queste collisioni che determinano la resistenza che un materiale oppone al passaggio di corrente!

I resistori

Si chiama resistore un conduttore che segue la prima legge di Ohm. Poiché ogni resistore è caratterizzato da un determinato valore di resistenza, vengono spesso chiamati impropriamente “resistenze”.

Circuito con resistori collegati in serie

Circuito con resistori collegati in parallelo

CONSIDERAZIONI

Resistori collegati in serie• L’intensità di corrente I è la stessa

in ogni punto del circuito.• La ddp ∆V del circuito è pari alla

somma delle differenze di potenziale ai lati dei resistori

∆V1, ∆V2,…, ∆Vn.• Per la 1ª legge di Hom:

quindi la resistenza totale del circuito Rt è data dalla somma delle resistenze dei singoli resistori.

V V1 V2 ...Vn I(R1 R2 ... Rn )

Qualche esercizio sui resistori collegati in serie

Qualche esercizio classico

Resistori collegati in parallelo• Ciascun resistore è autonomo dagli altri;• La corrente totale del circuito I

è data dalla somma delle correntiche circolano nei rami del

circuito I1,I2,…,In;• La ddp del circuito è la stessa di

quella ai poli del generatore ∆V.• Per la 1ª legge di Ohm si ricava:

quindi l’inverso della resistenza totale del circuito è uguale alla somma degli inversi delle singole resistenze.

I I1 I2 ... In 1

R1

1

R2

...1

Rn

V

Qualche esercizio sui resistori collegati in parallelo

Qualche esercizio classico

Qualche considerazione:

Ma quali considerazioni possiamo formulare dopo aver appreso queste cose?

Cerchiamo allora qualche situazione reale in cui si utilizzano circuiti con collegamenti di resistenze in serie ed in parallelo.

L’albero di Natale

Qualche esempio in casa

Un semplice esperimento

L’albero di Natale

• Quando una lucina dell’albero di Natale è fulminata, tutta la serie di luci non si illumina: perchè?Le lampadine sono collegate tra loro e formano un circuito; si comprende facilmente che il collegamento è in serie, e se una lampadina risulta fulminata il circuito resta aperto; questo spiega perchè nessuna delle lampadine si accende.

• Perchè quando compriamo la lampadina da sostituire ci viene richiesto il numero di lampadine che compone la serie?Il voltaggio di casa è pari a 220V; in più sappiamo che essendo collegate in serie, la resistenza totale RT è data dalla somma delle singole resistenze Ri. Ma le lampadine hanno tutte la stessa resistenza, quindi RT=nRi con n il numero di lampadine.La potenza del circuito è data da P=(∆V)2/RT.Sostituendo alla resistenza totale il prodotto nRi è possibile ricavare la potenza della singola lampadina!

Qualche esempio in casaVediamo ora qualche esempio di resistenze collegate in parallelo proprio nelle nostre mura domestiche.

Scegliamo per esempio, come stanza, la cucina!

Qui troviamo diverse resistenze, come forno, frigorifero, lampadina, lavastoviglie.

Nel caso in cui si fulmina la lampadina, gli elettrodomestici continuano a funzionare in quanto alimentati da corrente elettrica.

Questo è dovuto ad un collegamento delle resistenze in parallelo, che consente il passaggio di corrente a tutte le resistenze, nonostante la presenza di quella fulminata.

Un semplice esperimentoE se volessimo costruire un piccolo circuito di prova?

Avremmo bisogno di un paio di batterie alcaline, dei fili di rame plastificati, due portalampade con lampadine, un interruttore e del nastro isolante.

Per prima cosa si isolano le batterie, che producono la ddp, con del nastro isolante, e a queste si saldano i due fili che raggiungeranno le resistenze, e dunque le lampadine!

I due fili si dipartono rispettivamente dal polo positivo e da quello negativo della batteria. L’interruttore è collegato sia col filo “positivo” che con quello “negativo”, e rimanendo aperto interrompe il flusso di corrente nel circuito!

I portalampade vengono inseriti tra l’interruttore e la batteria e vengono collegati al circuito; scegliamo di collegare le lampadine in parallelo, collegando al portalampade sia il filo “positivo” che quello “negativo”.Al passaggio di corrente si vede che se anche una lampadina è fulminata le altre funzionano ugualmente!Inoltre si nota come dopo anche un breve periodo di tempo in cui vi è stato passaggio di corrente la lampadina risulta surriscaldata.Questo è dovuto al principio di conservazione dell’energia, ed in questo caso si vede come l’energia elettrica si trasformi in energia termica, cioè calore!

E’ così del resto che funzionano le stufe comunemente utilizzate in casa!